Aan de hand van computersimulaties hebben NASA-wetenschappers Jessica Noviello en Steve Desch uitgeplozen hoe dwergplaneet Haumea, die zich in de ijzige Kuipergordel voorbij de baan van de buitenste planeet Neptunus bevindt, een van de meest exotische objecten van ons zonnestelsel kon worden.
Haumea is bijna net zo groot als Pluto, maar heeft een aantal uitzonderlijke eigenschappen. Ze draait bijvoorbeeld veel sneller om haar as dan andere hemellichamen van deze omvang: één draaiing duurt maar vier uur.
Door deze snelle rotatie heeft Haumea de vorm van een deels leeggelopen Amerikaanse voetbal aangenomen. Haar oppervlak, dat grotendeels uit waterijs bestaat, lijkt niet op dat van de overige objecten in de Kuipergordel, behalve dan op die van een tiental ‘broertjes en zusjes’ die vergelijkbare omloopbanen om de zon volgen.
Haumea is te ver weg om zich nauwkeurig met telescopen op aarde te laten bekijken, en heeft ook nog geen bezoek gehad van een ruimtesonde.
Om haar te kunnen onderzoeken moeten wetenschappers dus hun toevlucht nemen tot computermodellen.
Noviello en Desch begonnen hun onderzoek met slechts drie stukjes informatie: de geschatte grootte en massa van Haumea, en haar korte rotatietijd. Hun computermodellen deden op basis daarvan een ‘voorspelling’ van de gemiddelde dichtheid van de dwergplaneet en de dichtheid en grootte van haar kern.
Op deze informatie werden vervolgens wiskundige vergelijkingen losgelaten, waarmee de hoeveelheid ijs op Haumea en het volume van de dwergplaneet kon worden bepaald.
Aan de hand van deze gegevens zijn simulaties gedaan van de levensloop van Haumea, om na te gaan welke combinatie van eigenschappen zij als ‘baby’ moet hebben gehad om tot de huidige dwergplaneet te evolueren.
De wetenschappers namen aan dat baby-Haumea drie procent meer massa had dan nu, om het bestaan van de broertjes en zusjes, die waarschijnlijk ooit deel van haar hebben uitgemaakt, te kunnen verklaren.
Ze namen tevens aan dat Haumea een andere draaisnelheid en een groter volume had. Vervolgens werd in de computermodellen telkens een van deze kenmerken veranderd.
Uiteindelijk resulteerde dit in een scenario waar de huidige versie van Haumea uitrolde. Op basis van hun computerberekeningen komen Noviello en Desch tot de conclusie dat Haumea vroeg in de geschiedenis van ons zonnestelsel in botsing is gekomen met een ander object.
Hoewel daarbij stukken van Haumea zijn weggeslagen, denken de beide wetenschappers niet dat dit de uiteindelijke broertjes en zusjes van Haumea waren, zoals andere onderzoekers hebben gesuggereerd. Bij zo’n krachtige inslag zouden zulke brokstukken veel meer zijn verspreid.
De huidige Haumea-familie ontstond pas later, toen de dwergplaneet haar uiteindelijke vorm aannam.
Door de warmte die vrijkwam bij het verval van radioactieve elementen, werd het ijs van Haumea zacht, waardoor rotsachtig materiaal naar het centrum zakte en lichter ijs naar de oppervlakte steeg.
Hierdoor ging de dwergplaneet nog sneller draaien dan nu het geval is.
En dat zou ertoe hebben geleid dat brokken ijs van het oppervlak werden weggeslingerd: de huidige broertjes en zusjes van Haumea. Ondertussen ontstond ook een tijdelijke oceaan van vloeibaar water onder het oppervlak van Haumea.
Dit water drong door in het gesteente dat zich in haar kern had verzameld en deed dit opzwellen tot een grote ‘bal’ klei.
Door dit opzwelproces vertraagde de draaiing van Haumea tot haar huidige snelheid. (EE)
(Image Credit: IAA-CSIC/UHU)
